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KAISERLICHES JIMPERIAL J

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-■■ - JVr 295945 KLASSE 88«. GRUPPEl.- ■■ - JVr 295945 CLASS 88 ". GROUP

. JAKOB BUCHI in MAILAND. Kegelspalt-Turbine oder -Pumpe mit innerer Beaufschlagung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1914 ab.. JAKOB BUCHI in MILAN. Cone gap turbine or pump with internal pressure. Patented in the German Empire on May 21, 1914.

Die Zentrifugalturbinen sind zur Zeit sozusagen außer Gebrauch gekommen in Anbetracht der sich in normalen Fällen ergebenden Vorteile der Zentripetal- (Francis-) Turbine. Allein die letzteren verlieren ihren ursprünglichen Charakter und zugleich die ihnen eigentümlichen Vorteile, wenn man die Wassermenge, welche sie mit einem gegebenen Raddurchmesser schlucken müssen, zu vergrößern sucht. Sie nehmen in diesem Falle die sogenannte »erweiterte Form« an, bei welcher der Eintritt in das Rad noch wesentlich zentripetal, der Ausfluß aber zum größten Teil zentrifugal geschieht, d. h. man hat in einem Mittelschnitt im Innern des Rades eine Richtungsänderung größer als 90°. Andererseits ist der Zweck, beim Ausfluß einen kleinen Verlust zu haben, nur teilweise erreicht, da beim Durchgang von der Zentripetal- in die Zentrifugalrichtung eine Verengung des Radquerschnittes unvermeidlich ist, welche in den meisten Fällen einen starken Austrittsverlust verursacht, den man mittels eines langen Saugrohres mit zunehmendem Querschnitt (Diffusor) teilweise zurückzugewinnen sucht.The centrifugal turbines are currently considered to have been put out of use, so to speak the advantages of the centripetal (Francis) turbine that result in normal cases. The latter alone lose theirs original character and at the same time the advantages peculiar to them, if one the To increase the amount of water that they have to swallow with a given wheel diameter seeks. In this case they take on the so-called "extended form," in which the entry into the wheel is still essentially centripetal, but the outflow to the greatest extent Part happens centrifugally, d. H. you have one in a central cut inside the wheel Change of direction greater than 90 °. On the other hand, the purpose of the discharge is a small one To have loss, only partially achieved, since when passing from the centripetal into the Centrifugal direction a narrowing of the wheel cross-section is inevitable, which in the In most cases, this causes a strong leakage loss that can be achieved by means of a long suction pipe seeks to partially recover with increasing cross-section (diffuser).

Bei kleinen Gefallen, welche gerade solche großen Wasserschlucker erfordern, kann man nicht ein Saugrohr von genügender Länge anbringen. Es ist dann klar, daß die Francisturbinen in diesen Fällen nicht die besten Ergebnisse haben können. Von diesem Standpunkt erweisen sich' die Zentrifugalturbinen geeigneter, indem sie den Eintritt in das Rad in der Zentrifugalrichtung haben, in welchem Falle der Austrittsquerschnitt des Rades nach Belieben groß sein kann, ohne daß es irgendeine Verengung im Innern gibt.With small favors, which just require such large water swallowers, you can do not attach a suction tube of sufficient length. It is then clear that the Francis turbines may not have the best results in these cases. From this point of view The centrifugal turbines prove to be more suitable by having the entry into the wheel in the centrifugal direction, in which case the exit cross-section of the wheel according to Can be large at will without there being any constriction inside.

Natürlich hat man auch hier einen minimalen Durchgangsquerschnitt für das Wasser, abhängig vom Eintrittsducrhmesser des Rades, doch liegt . die Verengung vor dem Eintritt oder fällt mit ihm zusammen, und die große Geschwindigkeit, welche in der Turbine entsteht, wird vom Laufrad vollständig ausgenutzt. Daher eignen sich derartige Turbinen, wenn sie günstig konstruiert sind, vornehmlich dazu, große Wassermengen zu schlucken, ohne daß es nötig ist, auf Wiedergewinnung des Druckes im Saugrohr zu halten, welches in diesem Falle nur dazu dienen soll, zwischen Rad und Ausflußkanal eine gute Verbindung herzustellen.Of course, there is also a minimal cross-section for the water to pass through here, depends on the entry diameter of the wheel, but lies. the constriction before entry or coincides with it, and the great speed which arises in the turbine, is fully used by the impeller. Such turbines are therefore suitable if they are cheap are designed primarily to swallow large amounts of water without the need for it is to keep on regaining the pressure in the intake manifold, which in this case should only serve to establish a good connection between the wheel and the outflow channel.

Die Zentrifugalturbine mit diagonaler Wasserführung eignet sich noch besser für diesen Fall. ■The centrifugal turbine with diagonal water flow is even better suited for this Case. ■

Fig. ι veranschaulicht eine derartige Türbine im Achsialschnitt; Fig. 2 ist ein Querschnitt der beiden Räder, α ist das Laufrad, b das Leitrad, c das Zuführungsrohr. Im allgemeinen arbeitet die Turbine als Freistrahlturbine. In einigen Fällen läuft aber das Rad innerhalb einer Saugkammer; ein sich unmittelbar an das Rad anschließendes, eineFig. Ι illustrates such a door bead in axial section; Fig. 2 is a cross-section of the two wheels, α is the impeller, b the stator, c the feed pipe. In general, the turbine works as a free jet turbine. In some cases, however, the wheel runs inside a suction chamber; a directly adjoining the wheel, a

ununterbrochene Leitung bildendes Saugrohr, wie bei Zentripetalturbinen, ist aber nie vorhanden. Das Zuführungsrohr c weist meistens eine zylindrische oder konische Form auf.
Eine derartige Anordnung ist aber für Turbinen mit sehr kleinen Gefällen ungeeignet, bei welchen die Eintrittsgeschwindigkeit am Leitrad bedeutend größer als diejenige im Zuleitungskanal ausfällt, aus welchem die Turbine das Wasser mittels .eines sehr kurzen Rohres c entnimmt. Um auch in diesem Falle eine ganz allmähliche Geschwindigkeitsänderung zu erzielen, kann man die Leitradkränze nach außen krümmen und dabei verlängern, in der Weise, daß man eine Einführung bildet, welche das mit kleiner Geschwindigkeit anlangende Wasser aufnimmt und bis zum engsten Durchgangsquerschnitt in achsialer Richtung führt, worauf es in das Laufrad inhowever, there is never an uninterrupted line forming suction pipe, as in centripetal turbines. The feed pipe c mostly has a cylindrical or conical shape.
Such an arrangement is unsuitable for turbines with very small gradients, in which the entry speed at the stator is significantly greater than that in the supply duct from which the turbine takes the water by means of a very short pipe c. In order to achieve a very gradual change in speed in this case too, the guide wheel rims can be curved outwards and lengthened in such a way that an inlet is formed which absorbs the water arriving at low speed and leads it axially to the narrowest passage cross-section whereupon it goes into the impeller

ao zentrifugaler Richtung weiterfließt. Die Führung des Wassers kann gegebenenfalls auch mit Hilfe von inneren Zwischenwänden geschehen.
Die Regelung kann wie gewöhnlich durch Änderung des Durchflußquerschnittes im eigentlichen Leitrad oder dadurch bewirkt werden, daß man in dessen äußerer Verlängerung bewegliche Leitschaufeln anbringt. Eine einfachere Regelung kann aber auch mittels eines zylindrischen Schiebers, eines Gitterschiebers oder ähnlicher Absperrvorrichtungen, wie bei den gewöhnlichen Turbinen, geschaffen werden.ao centrifugal direction continues to flow. If necessary, the water can also be guided with the help of internal partitions.
The regulation can be effected as usual by changing the flow cross-section in the actual stator or by attaching movable stator blades in its outer extension. A simpler regulation can, however, also be created by means of a cylindrical slide, a gate slide or similar shut-off devices, as is the case with conventional turbines.

Bei dem betrachteten Turbinentyp befindenLocated in the turbine type under consideration

sich die Leitschaufeln im-engsten Durchgangsquerschnitt der Turbine, so daß sie durch ihre Dicke eine weitere Querschnittsverengung herbeiführen und überdies durch ihre Länge noch größere Reibungsverluste verursachen. In den meisten Fällen ist es somit vorteilhafter, diese inneren Leitschaufeln wegzulassen und auf andere Weise zu bewirken, daß das Wasser die nötige Richtung erhält. Ein geeignetes Mittel ist das Anbringen von festen oder drehbaren Leitschaufeln am Eingang der äußeren Verlängerung des Leitrades; man kann aber auch die Wasserkammer, in welcher sich die Turbine befindet, so spiralförmig ausbilden, daß sie dem Wasser beim Eintritt ins Laufrad die gewünschte Richtung erteilt.the guide vanes in the narrowest passage cross-section of the turbine, so that they through Their thickness bring about a further narrowing of the cross-section and, moreover, their length cause even greater frictional losses. In most cases it is therefore more advantageous to omitting these inner vanes and otherwise causing the Water is given the necessary direction. A suitable means is the attachment of fixed or rotatable guide vanes at the entrance to the outer extension of the guide wheel; one can but also form the water chamber in which the turbine is located in a spiral shape, that it gives the water the desired direction as it enters the impeller.

Die hier betrachteten Turbinen mit oder ohne Leitrad können in an sich gebräuchlicher Weise_mit horizontalen oder vertikalen Wellen aufgestellt werden; auch können sie unter sich als Doppel- oder Zwillingsturbinen zusammengebaut werden.The turbines considered here, with or without a stator, can be more common Way_ to be erected with horizontal or vertical waves; they can also be among themselves can be assembled as twin or twin turbines.

Eine derart konstruierte Wasserturbine behält ihre Vorzüge gegenüber einer gewöhlichen auch dann bei, wenn sie als Pumpe verwendet wird. ·A water turbine constructed in this way retains its advantages over an ordinary one even when used as a pump. ·

Die bisher bekannte, als eine Umkehrung der Zentripetalkegelturbine anzusehende Zentrifugalkegelpumpe ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht, wobei α das Laufrad und b das Leitrad oder Verbreiter (Diffusor) bedeuten. Die Pfeile zeigen die Drehrichtung des Rades und die Bewegungsrichtung des Wassers * in der als Pumpe arbeitenden Turbine, · welche beide den Richtungen entgegengesetzt sind, die sowohl das Rad wie das Wasser bei Betrieb der Turbine als Motor einnehmen.The previously known centrifugal cone pump, to be seen as a reversal of the centripetal cone turbine, is illustrated in FIGS. 3 and 4, where α denotes the impeller and b denotes the stator or diffuser. The arrows show the direction of rotation of the wheel and the direction of movement of the water * in the turbine working as a pump, both of which are opposite to the directions that both the wheel and the water take when the turbine is operated as a motor.

Eine Zentrifugalkegelturbine nach vorliegender Erfindung wirkt dagegen als Pumpe, ohne eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Wassers zu benötigen. Sie ist außen mit einem Diffusor nicht versehen, sie arbeitet also als ein gewöhnliches Schleuderrad, weist aber die Eigentümlichkeit auf, daß Rad und Ablaufrohr sich .einander derart anschließen, daß dem Wasser ein Durchtritt von konstantem oder allmählich wachsendem Querschnitt geboten wird.A centrifugal cone turbine according to the present invention, however, acts as a pump, without needing a reversal of the direction of movement of the water. She is outside with one Diffuser not provided, so it works as an ordinary centrifugal wheel, but has the A peculiarity is that the wheel and the drain pipe are connected to one another in such a way that the Water has a constant or gradually increasing cross-section will.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele.The accompanying drawings illustrate some embodiments of the invention as examples.

Fig. 5 stellt einen achsialen Schnitt einer solchen Kegelzentrifugalturbine mit vertikaler Welle dar, die als Kraftmaschine verwendet ist. Es ist α das Laufrad, b das Leitrad mit festen oder beweglichen Schaufeln, c das Saugrohr, das unmittelbar an den äußeren Kranz des Rades angeschlossen ist, derart, daß zwischen denselben eine fortlaufende Verbindung mit gleichbleibendem oder allmählich zunehmendem Querschnitt vorhanden ist, d die äußere Verlängerung des Leitkanales, welche das in radial-zentripetaler Richtung zulaufende Wasser mit gesteigerter Geschwindigkeit ins Innere des Leitrades führt, e ein zylindrischer Absperrschieber.Fig. 5 is an axial section of such a vertical shaft cone centrifugal turbine which is used as a prime mover. It is α the impeller, b the guide wheel with fixed or movable blades, c the suction pipe, which is directly connected to the outer rim of the wheel, in such a way that there is a continuous connection between them with a constant or gradually increasing cross-section, d the outer one Extension of the guide channel, which leads the water flowing in in the radial-centripetal direction with increased speed into the interior of the guide wheel, e a cylindrical gate valve.

Fig. 6 stellt einen Schnitt quer durch die Laufschaufeln α und .Leitschaufeln b dieser Turbine dar.Fig. 6 shows a section transversely through the rotor blades α and guide blades b of this turbine.

Fig. 7 zeigt eine Abänderung der Fig. 5, in welcher die eigentlichen Leitschaufeln fehlen und ersetzt sind durch einige Schaufeln f, die fest oder beweglich am äußeren Eintritt des Leitrades angebracht sind. Der innere Kranz b des Rades α ist bis zur Radnabe verlängert, so daß er einen Teil der Führungswand des Wassers bildet. "FIG. 7 shows a modification of FIG. 5, in which the actual guide vanes are missing and have been replaced by some vanes f which are fixedly or movably attached to the outer inlet of the guide wheel. The inner rim b of the wheel α is extended to the wheel hub so that it forms part of the guide wall of the water. "

Fig. 8 ist ein Schnitt mitten durch die Schau- -feln des Rades a. Fig. 8 is a section through the middle of the blades of the wheel a.

Fig. 9 veranschaulicht eine Vereinigung zweier Turbinen nach der Fig. 6. Es sind a die 'Laufräder, b die Führungskanäle des Wassers vom Zuflußkanal ins Innere der Räder, ■ c die äußeren Leitschaufeln, welche diejenigen des eigentlichen Leitrades ersetzen, d die zylindrischen Schieber, welche voneinander unabhängig reguliert werden können, e die Saugrohre, welche direkt an die äußeren Kränze der Räder angeschlossen sind. >9 illustrates a combination of two turbines according to FIG. 6. They are a the impellers, b the guide channels of the water from the inflow channel into the interior of the wheels, ■ c the outer guide vanes, which replace those of the actual guide wheel, d the cylindrical slides which can be regulated independently of each other, e the suction pipes, which are connected directly to the outer rims of the wheels. >

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Fig. ιό veranschaulicht die Anwendung der betrachteten Turbine als Kreiselpumpe für kleine Förderhöhen.Fig. Ιό illustrates the application of the turbine under consideration as a centrifugal pump for small head.

Fig. Ii ist der entsprechende Schaufelschnitt. In diesem Falle hat man dieselbe Drehrichtung des Rades und dieselbe Durchflußrichtung des Wassers wie bei Benutzung der Tur_: bine als Kraftmaschine, nur muß dieselbe umgekehrt aufgestellt werden. Hierbei ist α das Rad; b ist wie bei der Turbine (Fig. 7) der sich verengende Zuflußkanal, welcher auch durch einen einfachen Krümmer c ersetzt werden kann.Fig. II is the corresponding blade section. In this case one same rotational direction of the wheel and the same direction of flow of the water, as in use of the door _has: bine as a combustion engine, only the same must be positioned vice versa. Here α is the wheel; As with the turbine (Fig. 7), b is the narrowing inflow channel, which can also be replaced by a simple bend c.

Claims

Patent Claims:

i. Cone gap turbine or pump with internal loading, characterized in that the outer rim of the impeller is connected to the drain pipe or the drainage channel in such a way that between Wheel and drain "is a continuous connection with the same or gradually increasing cross-section.

2. turbine or pump according to claim 1, characterized in that the centrifugal guide wheel is preceded by a special guide channel which is an inner extension of the stator and has such a shape that the water from the Inflow channel flowing in from the outside with increasing speed of the inner inlet side of the centrifugal stator is fed steadily.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the actual, the water in the centrifugal direction to the impeller leading guide wheel without Shovels is formed, whereas at the entrance to serve as a centripetal feed Channel (fixed or rotatable) guide vanes are arranged.

For this purpose ι sheet of drawings.